[發(fā)明專利]一種基于以太網(wǎng)的深地勘探井下高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110677201.5
• 申請(qǐng)日: 2021-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113421415B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳傳;宋克柱;趙弘煒;陳卓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04Q9/00
• 分類號(hào): H04Q9/00;H04L12/40;H04L49/109;E21B47/12
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

本發(fā)明涉及一種基于以太網(wǎng)的深地勘探井下高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法，包括：多臺(tái)井下儀器，給每臺(tái)儀器均添加一個(gè)擁有三接口switch芯片的網(wǎng)絡(luò)板；所述網(wǎng)絡(luò)板包括第一接口、第二接口、第三接口；所述第一接口與儀器上的接口相連，所述三接口中的第二接口和第三接口用于與其他儀器的網(wǎng)絡(luò)板上的第二接口和第三接口以菊花鏈的方式連接，所述網(wǎng)絡(luò)板起到交換機(jī)的作用，還包括一網(wǎng)絡(luò)板0，其第一接口與長(zhǎng)纜遙傳系統(tǒng)通過(guò)SPI總線相連接，第二接口與其中一臺(tái)儀器的網(wǎng)絡(luò)板的第二接口通過(guò)以太網(wǎng)相連接，第三接口閑置；在switch芯片交換表建立后，井下以太網(wǎng)便組網(wǎng)成功，井下儀器和長(zhǎng)纜遙傳系統(tǒng)通過(guò)各網(wǎng)絡(luò)板上DSP的串行總線與以太網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)井下儀器和長(zhǎng)纜遙傳系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)上傳與命令下傳。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于深地勘探領(lǐng)域，具體涉及一種基于以太網(wǎng)的深地勘探井下高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

測(cè)井技術(shù)是石油勘探開(kāi)采過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。隨著電子技術(shù)和油氣勘探的發(fā)展，勘探技術(shù)正在陣列化、成像化，大量井下儀器采集到的數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛嫔希c此同時(shí)地面控制中心的命令也需要傳輸至井下儀器，因此需要一個(gè)高速的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來(lái)完成地面控制中心與井下儀器間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。

通常深地測(cè)井的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可以分為井下傳輸網(wǎng)絡(luò)、長(zhǎng)纜遙傳系統(tǒng)與井上傳輸網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)上傳過(guò)程中，井下傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)收集井下儀器采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給遙傳系統(tǒng)，遙傳系統(tǒng)則將數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)千米的長(zhǎng)纜發(fā)送至地面，最后經(jīng)由井上傳輸網(wǎng)絡(luò)到達(dá)地面控制中心，命令流傳輸方向相反，其中測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率的瓶頸往往在長(zhǎng)纜遙傳系統(tǒng)。由于CAN總線協(xié)議成熟，高溫下可靠性高，目前國(guó)內(nèi)主要使用CAN總線作為井下傳輸網(wǎng)絡(luò)。然而在長(zhǎng)纜遙傳速度突破1Mbps后，CAN總線最高1M波特率的傳輸速度，以及多達(dá)百分之四十的協(xié)議開(kāi)銷制約整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率的進(jìn)一步提高。因而設(shè)計(jì)一種高速可靠的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)作為井下傳輸網(wǎng)絡(luò)成了國(guó)內(nèi)測(cè)井技術(shù)發(fā)展的迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的是目前深地勘探中井下傳輸網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸速率不足的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種基于以太網(wǎng)的深地勘探井下高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)高速可靠的井下傳輸網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有的CAN總線數(shù)據(jù)傳輸速率已經(jīng)無(wú)法滿足測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的需求。

為了實(shí)現(xiàn)高可靠的井下網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明使用百兆以太網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建井下網(wǎng)絡(luò)。由于適用于井下環(huán)境的總線型以太網(wǎng)早已被淘汰，而目前普遍采用的星型拓?fù)錈o(wú)法在井下使用，本發(fā)明針對(duì)該點(diǎn)采用了菊花鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，給每個(gè)儀器均添加一個(gè)擁有三接口switch芯片的網(wǎng)絡(luò)板起到交換機(jī)的作用，在switch芯片交換表建立后，井下以太網(wǎng)便組網(wǎng)成功，井下儀器和長(zhǎng)纜遙傳系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)板上DSP的串行總線與以太網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)井下儀器和長(zhǎng)纜遙傳系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)上傳與命令下傳。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于以太網(wǎng)的深地勘探井下高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括：

多臺(tái)井下儀器，給每臺(tái)儀器均添加一個(gè)擁有三接口switch芯片的網(wǎng)絡(luò)板；所述網(wǎng)絡(luò)板包括第一接口、第二接口、第三接口；所述第一接口和第二接口用于與其他儀器的網(wǎng)絡(luò)板上的第二接口和第三接口以菊花鏈的方式連接，所述第三接口與儀器上的接口相連，所述網(wǎng)絡(luò)板起到交換機(jī)的作用，

還包括一網(wǎng)絡(luò)板0，網(wǎng)絡(luò)板0的第一接口與長(zhǎng)纜遙傳系統(tǒng)通過(guò)SPI總線相連接，第二接口與其中一臺(tái)儀器的網(wǎng)絡(luò)板的第二接口通過(guò)以太網(wǎng)相連接，第三接口閑置；所述每臺(tái)儀器的網(wǎng)絡(luò)板依次相連，與網(wǎng)絡(luò)板0一起組成菊花鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)；

在switch芯片交換表建立后，井下以太網(wǎng)便組網(wǎng)成功，井下儀器和長(zhǎng)纜遙傳系統(tǒng)通過(guò)各網(wǎng)絡(luò)板上DSP的串行總線與以太網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)井下儀器和長(zhǎng)纜遙傳系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)上傳與命令下傳。

對(duì)于有N個(gè)井下儀器的測(cè)井系統(tǒng)，本發(fā)明使用N+1塊網(wǎng)絡(luò)板串聯(lián)構(gòu)建以太網(wǎng)絡(luò)，其中網(wǎng)絡(luò)板1～N與相應(yīng)井下儀器相連，網(wǎng)絡(luò)板0與長(zhǎng)纜遙傳系統(tǒng)相連，如圖1所示。